世界最偉大的科學經典

1、《幾何原本》 歐幾里德

Part1

1.書名

《幾何原本》，The Elements

2.作者名、作者國籍、生活年限

歐幾里德Euclid，希臘雅典人，

約西元前330年－西元前275年

3.書評

此書為益能令學理者祛其浮氣，練其精心；學事者資其定法，發其巧思，故舉世無一人不當學。

——明代科學家徐光啟

如果歐幾里德未能激發起你少年時代的科學熱情，那你肯定不會是一個天才的科學家。

——愛因斯坦，物理學家、相對論提出者

Part2 大師風範

歐幾里德，關於這位元數學家的個人情況後人卻知之甚少。據記載，歐幾里德早年就學於雅典，西元前300年左右應托勒密一世之邀到亞歷山大，成為亞歷山大學派的奠基人。他是一位溫良敦厚的教育家，對有志數學之士，總是循循善誘，反對不肯刻苦鑽研、投機取巧的不良作風。據普羅克洛斯（約410～485年）記載，托勒密王曾經問歐幾里德，除了他的《幾何原本》之外，還有沒有其他學習幾何的捷徑。歐幾里德回答說： 「 在幾何裡，沒有專為國王鋪設的大道。 」 這句話後來成為傳誦千古的學習箴言。

歐幾里德寫過不少有關數學、天文、光學和音樂方面的著作，但大多已佚失。《已知數》是他的希臘文純粹幾何著作，體例和《原本》前6卷相近。《圖形的分割》現存拉丁文本與阿拉伯文本，論述用直線將已知圖形分為相等的部分或成比例的部分。《光學》是早期幾何光學著作之一，研究透視問題。

在這些著作中，最重要的莫過於《幾何原本》(簡稱《原本》）。《幾何原本》是一部劃時代的世界數學著作，是用公理法建立演繹數學體系的最早典範。《幾何原本》最初用希臘文寫成，有13卷，共包含有23個定義、5個公設、5個公理、286個命題。它從少數幾個原始假定出發，通過嚴密的邏輯推理，得到一系列的命題，從而保證了結論的準確可靠。《幾何原本》雖然主要是對平面幾何和立體幾何的發展，但是也包含著大量的代數和數論內容。

兩千多年來《幾何原本》也是最成功的教科書。這部著作剛一問世就取代了所有先前的教科書。該書的首次印刷版在1482年，迄今已經出版了一千多種不同的版本。2000多年來,它一直支配著幾何的教學。因此，有人稱《幾何原本》為數學的《聖經》。

歐幾里德這部巨著是現代科學崛起的一個重要因素。現代科學需要實驗，也需要歸納與演繹。《幾何原本》是嚴謹的邏輯推理體系的傑作，起到了鍛煉人們邏輯思維的作用。《幾何原本》邏輯思維正是科學研究的重要方法。後世的科學家對於此書也是推崇備至。牛頓的著作《原理》是用《幾何原本》相類似的形式寫成的。

漢語的最早譯本是由義大利傳教士利瑪竇和明代科學家徐光啟於1607年合作完成的，但他們只譯出了前6卷。中譯本將原文「geometria」 譯為「幾何」，確定了研究圖形的這一學科的中文名稱，並確定了幾何學中一些基本術語的譯名，如點、線、直線、平行線、角、三角形和四邊形等。這些譯名沿用至今，影響深遠，日本、印度等東方國家皆使用中國譯法。

Part3 品味經典

《幾何原本》的英文譯名為 Elements，原意是指一學科中具有廣泛應用的重要定理。《幾何原本》最主要的特色是建立了比較嚴格的幾何體系，在這個體系中有四方面主要內容，定義、公理、公設、命題（包括作圖和定理）。《幾何原本》的主要對象是幾何學，但它還處理了數論、無理數理論等其他課題。《幾何原本》的希臘原始抄本已經流失了，它的所有現代版本都是以希臘評注家泰奧恩（Theon，約比歐幾里德晚七百年）編寫的修訂本為依據的。《幾何原本》的泰奧恩修訂本分13卷，總共有465個命題，其內容是闡述平面幾何、立體幾何及算術理論的系統化知識。

第一卷是幾何基礎篇，第一卷首先給出了一些必要的基本定義、公設和公理，提出了 5 條公設和 5 條公理，再沒有加入新的公設或公理。還有23 個定義、48 個命題。

公　設

1：任意一點到另外任意一點可以畫直線

2：一條有限線段可以繼續延長

3：以任意點為心及任意的距離可以畫圓

4：凡直角都彼此相等

5：同平面內一條直線和另外兩條直線相交，若在某一側的兩個內角和小於二直角的和，則這二直線經無限延長後在這一側相交。

公　理

1. 等於同量的量彼此相等。

2. 等量加等量，其和仍相等。

3. 等量減等量，其差仍相等。

4. 彼此能夠重合的物體是全等的。

5. 整體大於部分。

公理(axioms)就是確定的、不需證明的基本命題，一切定理都由此演繹而出。歐幾里德把公設看作是只在幾何中正確的公理，如第一公設「由任一點至任一點可作一直線」，而公理則放之四海而皆準，如第二公理「等量加等量，和相等」，現代數學中不作這樣的區分，都稱為公理。第一卷中提出的公理、公設及定義就是《幾何原本》全書的基礎。全書以這些公理、公設及定義為出發點，以一定的邏輯展開，推導出大量結果。其中最後一條公設就是著名的平行公設，或者叫做第五公設。它引發了引發了數學史上著名的「第五公設試證」活動，19世紀初因此而誕生了羅巴切夫斯基幾何（羅氏幾何），並最終誕生了非歐幾何。

《幾何原本》按照公理化結構，運用了亞里斯多德的邏輯方法，建立了第一個完整的關於幾何學的演繹知識體系。在這種演繹推理中，每個證明必須以公理為前提，或者以被證明了的定理為前提。比如後面出現的每一個定理都寫明什麼是已知、什麼是求證。都要根據前面的定義、公理、定理進行邏輯推理給予仔細證明。他所提出的「三段論」的演繹推理的方法，對於幾何學的發展，影響是巨大的。到今天，在初等幾何學中，仍是運用三段論的形式來進行推理。這一方法後來成了建立任何知識體系的典範，使公理化成為現代數學的根本特徵之一。

另外第一卷講三角形全等的條件，三角形邊和角的大小關係，平行線理論，三角形和多角形面積相等的條件；該卷的最後兩個命題是畢達哥拉斯定理及其逆定理。這裡有一個關於英國哲學家T．霍布斯的一個小故事：據說，霍布斯一次偶然翻閱歐氏的《幾何原本》，看到畢氏定理的證明，根本不相信這樣的推論，看過後十分驚訝，情不自禁地喊道：「上帝啊，這不可能」，於是他就從後往前仔細閱讀了第一章的每個命題的證明，直到公理和公設，最終被其證明過程的嚴謹所折服。

第二卷篇幅不大，主要討論畢達哥拉斯學派的幾何代數學，講面積的變換，如何把三角形變成等積的正方形；以幾何方式研究代數公式。例如：(a + b)2 = a2 + 2ab + b2。

畢氏定理在歐氏《幾何原本》中的地位是很突出的，在西方，畢氏定理被稱作畢達哥拉斯定理，但是追究其發現的時間，在我國和古代的巴比倫、印度都比畢達哥拉斯早幾百年，所以我們稱它畢氏定理或商高定理。在歐氏《幾何原本》中，畢氏定理的證明方法是：以直角三角形的三條邊為邊，分別向外作正方形，然後利用面積方法加以證明，人們非常贊同這種巧妙的構思，因此目前中學課本中還普遍保留這種方法。

第三、第四卷主要講的是圓形及正多邊形，討論圓形的性質和正多邊形的繪畫方法。第三卷包括圓、弦、割線、切線以及圓心角和圓周角的一些熟知的定理，這些定理大多都能在現在的中學數學課本中找到。第四卷則討論了多邊形及圓與正多邊形的作圖；給定圓的某些內接和外切正多邊形的作圖問題。

歐氏的《幾何原本》只把用沒有刻度的直尺畫直線，用圓規畫圓列為公理，限定了「尺規」作圖。於是幾何作圖就出現了「可能」與「不可能」的情況。在這裡歐幾里德只給出了正三、四、五、六、十五邊形的作法，加上連續地二等分弧，可以擴展到正2n、3（2n）、5（2n）、15（2n）邊形。因此，我們可以想像歐幾里德一定還嘗試過別的正多邊形的作圖方法，只是沒有作出來而已。所以歐氏《幾何原本》問世後，正多邊形作圖引起了人們的極大興趣。

第五、六卷講的是比例與相似形。第五卷對歐多克斯的比例理論作了精彩的解釋，被認為是最重要的數學傑作之一。在這之前，畢達哥拉斯派也有比例論，但並不適用於不可公度的量的比，歐幾里德為了擺脫這一困境，在這裡敘述了歐多克斯的比例論。定義了兩個比相等即定義了比例，適用於一切可公度與不可公度的量，它挽救了畢達哥拉斯派的相似形等理論，是非常重要的成就。

第七、八、九卷是初等數論，探討了偶數、奇數、質數、完全數性質。命題 VII.1提供了一個求兩個或多個整數的最大公因數的方法，稱為「歐幾里德演算法」或「輾轉相除法」。

第十卷討論無理量，即不可公度的線段，共有115 個命題，是最冗長、最富爭議性但最精密的一卷。

最後三卷第十一、十二和十三卷最後講述立體幾何的內容。探討立體幾何中的定理，並證明只有五種正多面體的現象。第12卷，利用「窮竭法」證明圓面積的比等於半徑平方的比；球體積的比等於半徑立方的比，第13卷主要講正多面體。

從這些內容可以看出，目前屬於中學課程裡的初等幾何的主要內容已經完全包含在《幾何原本》裡了。因此長期以來，人們都認為《幾何原本》是兩千多年來傳播幾何知識的標準教科書。屬於《幾何原本》內容的幾何學，人們把它叫做歐幾里德幾何學，或簡稱為歐式幾何。

雖然在書中所提到的定理公理在歐幾里德成書就已為人們所知曉，這些知識仍然是零散的、孤立的、不系統的。他非常詳盡的搜集了當時所能知道的一切幾何事實，按照柏拉圖和亞里斯多德提出的邏輯推理的方法，並補充了很多必要論證步驟與論據，把幾何總結成一門具有比較嚴密理論的學科。

歐幾里德《幾何原本》的誕生在幾何學發展的歷史中具有重要意義。它標誌著幾何學已成為一個有著比較嚴密的理論系統和科學方法的學科。這一著作對於幾何學、數學和科學的未來發展，對於西方人的整個思維方法都有很大的影響。



少年時代的牛頓在劍橋大學附近的夜店裡買了一本《幾何原本》，開始他認為這本書的內容沒有超出常識範圍，因而並沒有認真地去讀它，而對笛卡兒的「座標幾何」很感興趣而專心攻讀。後來，牛頓於1664年4月在參加特列台獎學金考試的時候遭到落選，當時的考官巴羅博士對他說：「因為你的幾何基礎知識太貧乏，無論怎樣用功也是不行的。」這席談話對牛頓的震動很大。於是，牛頓又重新把《幾何原本》從頭到尾地反復進行了深入鑽研，為以後的科學工作打下了堅實的數學基礎。

《幾何原本》是古希臘數學的代表作，但用現代的眼光看，也還有不少缺陷。主要是公理系統不完備，許多證明不得不借助於直觀，比如，對直線的定義實際上是用一個未知的定義來解釋另一個未知的定義；有些定義本身含糊不清，歐幾里德在邏輯推理中使用了「連續」的概念，但是在《幾何原本》中從未提到過這個概念。這樣的定義不可能在邏輯推理中起什麼作用。

但是，它在某些方面還存在著邏輯上的缺陷，羅氏幾何的誕生，打破了歐氏幾何一統空間的觀念，促進了人類對幾何學廣闊的領域作進一步的探討。隨後，展開了大規模的歐氏《幾何原本》公理系統的邏輯修補工作。德國數學家希爾伯特，用近代的觀點集修補之精華，在1879年發表了《幾何基礎》，提出了歐氏幾何一個完整的簡潔的公理系統，使歐氏幾何達到了高度的抽象化、邏輯化、數學化，把公理化方法推向了現代化，建立起了一種統一的公理體系。這也是歐氏《幾何原本》對幾何學發展作出的重大貢獻。

儘管如此，《幾何原本》開創了數學公理化的正確道路，對整個數學的影響，超過了歷史上的任何其他著作。

Part4 原著原味

基本定義

1. 點是沒有部分的。

2. 線只有長度而沒有寬度。

3. 一線的兩端是點。

4. 直線是它上面的點一樣的平放著的線。

5. 面只有長度和寬度。

6. 面的邊緣是線。

7. 平面是它上面的線一樣的平放著的面。

8. 平面角是在一平面內但不在一條直線上的兩條相交線相互的傾斜度。

9. 當包含角的兩條線是直線時，這個角叫做直線角。

10. 當一條直線和另一條直線交成的鄰角彼此相等時，這些角的每一個叫做直角，而且一條直線垂直於另一條直線。

11. 大於直角的角叫鈍角。

12. 小於直角的角叫銳角。

13. 邊界是物體的邊緣。

14. 圖形是被一個邊界或幾個邊界所圍成的。

15. 圓是由一條線包圍著的平面坉形，其內有一點與這條線上的點遙接成的所有線段都相等。

16. 而且把這個點叫做圓心。

17. 圓的直徑是過圓心而在兩個方向上都在圓周上的任意線段，且把圓二等分。

18. 半圓是直徑和由它截得的圓弧所圍成的圖形。而且半圓的心和圓心相同。

19. 直線形是由線段圍成的，三邊形是由三條線段圍成的，四邊形是由四條線圍成的，多邊形是由四條以上線段圍成的。

20. 在三邊形中，三條邊相等的，叫做等邊三角形；兩條邊相等的，叫做等腰三角形；各邊不相等的，叫做不等邊三角形。

21. 此外，在三邊形中，有一角是直角的，叫做直角三角形；有一個角是鈍角的，叫做鈍角三角形；有三個角是銳角的，叫做銳角三角形。

22. 在四邊形中，四邊相等且四個角是直角的，叫做正方形；角是直角，但四邊不全相等的，叫做長方形；四邊相等，但角不是直角的，叫做菱形；對角相等且對邊也相等，但邊不全相等且角不是直角的，叫做斜方形；其餘的四邊形叫做不規則四邊形。

23. 平行直線是在同平面內的直線，向兩個方向無限延長，在不論哪個方向它們都不相交。



2、《天體運行論》 哥白尼

Part1

1.書名

《天體運行論》，

On the revolutions

2.作者名、作者國籍、生活年限

尼古拉•哥白尼，

Nicholas Copernicus，波蘭，1473年-1543 年

3.書評

自然科學藉以宣佈其獨立並且好像是重演路德焚燒教諭的革命行動，便是哥白尼那本不朽著作《天體運行論》的出版。他用這本書向自然事物方面的教會權威挑戰，從此自然科學便開始從神學中解放出來。」

——恩格斯



哥白尼對於西方擺脫教權統治和學術統治枷鎖的精神解放所做的貢獻幾乎比誰都要大。一旦認識到地球不是世界中心，而只是較小的行星之一，以人類為中心的妄想也就站不住腳了。

——愛因斯坦

Part2 大師風範

尼古拉•哥白尼是一位偉大的波蘭天文學家、太陽系日心說的創立者，也是近代天文學的奠基人。

哥白尼在1473年3月19日生於波蘭的多倫。父親是位富商，在他10歲時就去世了，後由舅父華澤德收養。 18歲時哥白尼進入當時歐洲研究數學與天文學的中心克萊考大學就讀，學習期間他對天文學產生了興趣。接著他去義大利留學，在博洛尼亞大學和帕迪爾大學攻讀法律和醫學，在費拉拉大學獲宗教法博士學位。在義大利期間，哥白尼就熟悉了希臘哲學家阿裡斯塔克斯（前三世紀）的學說，確信地球和其他行星都圍繞太陽運轉這個日心說是正確的。

哥白尼並不是一位職業天文學家，哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職當一名教士，他的成名巨著是在業餘時間完成的。哥白尼在40歲時開始初步闡述了自己的日心說的思想。經過長年的觀察和計算，哥白尼完成了《天體運行論》。 1533年，60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，提出了他的學說的要點。然而因害怕教會的反對，哥白尼遲遲不敢發表早已完成的書稿。直到臨近古稀之年才終於決定將它出版。1543年5月24日，哥白尼去逝的那一天才收到出版商寄來的印好的書。

哥白尼交付手稿時並無書名，出版者將它命名為《關於天體旋轉的六卷集》，後簡稱《天體運行論》。1543年在德國紐倫堡以拉丁文出版。1566、1617年出第2、3版，後被譯成多種文字。中譯本第 1卷出版於1973年。

《天體運行論》問世以來，使人們對宇宙的認識產生了巨大的飛躍。《天體運行論》動搖了正統宗教學說的天文學基礎，出版後，就被教會列為禁書。但科學的光芒是封鎖不住的，哥白尼的學說後來得到了許多科學家的繼承和發展。《天體運行論》是當代天文學的起點。通過開普勒、伽利略、牛頓等科學家的研究工作，哥白尼的學說不斷得到確證和發展。恒星光行差和視差的發現，使地球繞日運動得到確鑿的佐證。法國天文學家勒威耶運用日心學說預告海王星的存在，並為日後的天文觀測所證實。

哥白尼的學說是人類對宇宙認識的革命，它使人們的整個世界觀都發生了重大變化，促使整個自然科學界衝破了神學的束縛，加速前進，它也因此成為影響歷史進程的巨著之一。

Part3 品味經典

佛洛伊德說過：人類的自負心理遭受過科學的三次重大打擊。第一次是哥白尼提出「日心說」，地球並不是宇宙的中心；第二次是達爾文開創「進化論」，證明人類僅是動物界的物種之一，人類並不是脫離於自然的獨立存在；第三次就是精神分析，人類並不像自己所想的那樣是自我意識的主宰。

哥白尼是如何打擊了人類的驕傲自負的呢？那是因為哥白尼提出日心說之前，人們認為太陽繞著地球轉，人類所在的地球是宇宙的中心。而在現在看來普通不過的天文常識：地球自轉的同時圍著太陽轉還是一個未曾發現的事實。

自古以來，人類就對宇宙的結構不斷地進行著思考，可是在幾千年前，人們的觀測水準有限，所以根據有限的觀察往往得出了不正確的結論。

在古代歐洲，亞里斯多德和古希臘的大天文學家托勒密主張地心學說，認為地球是靜止不動的，其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉。托勒密在西元二世紀時，總結了前人在400年間觀測的成果，寫成 《天文集》（即《至大論》）一書，提出「地球是宇宙中心」的學說。托勒密認為，地球靜止不動地坐鎮宇宙的中心，所有的天體，包括太陽在內，都圍繞地球運轉。為了消除他的理論與觀察事實之間的矛盾，他在所謂的「均輪」（即他設想的太陽和行星繞地球運動的圓形軌道）上，加上一些較小的圓形軌道，並稱之為「本輪」。這個學說的提出與《聖經》中關於天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合，處於統治地位的教廷便竭力支持地心學說這個理論。這個學說為神學家所利用和把持，流傳了1400多年。

在托勒密時代，天文觀測資料很粗糙，他用少量的本輪和均輪便可使推導出的行星視運動與觀測結果大致相符。可是後來隨著觀測精度的提高，托勒密學說的破綻日益明顯。到哥白尼時代，甚至需要用大約80 個均輪和本輪才能得到與觀測大致吻合的結果。

16 世紀初期，在歐洲文藝復興思潮的推動下，哥白尼進行了大量的天文觀測，收集了大批資料，終於在1533年完成了《天體運行論》這部巨著的初稿，創立了日心學說。他長期進行觀測、驗證、修改，使得他的宇宙體系更具說服力，成為一種科學理論。「他們的解釋以地球不動和宇宙旋轉為基礎，而我持相反的論點，並同樣能說明這些現象，實際上二者並無差異。情況就是這樣，相互關聯的現象顯示出一種正反兩面都成立的一致性。」

哥白尼的「日心說」，打破了千多年人們所認定的事實，使人類認識了地球在宇宙中的位置，從而知道，地球不再是宇宙的中心。這導致天文科學的一次飛躍，也引發了人類思想的一次大地震。

全書共6卷，在書中哥白尼正確地論述了地球繞其軸心運轉；月亮繞地球運轉；地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。

《天體運行論》第1卷是宇宙概觀，又分為14章，敘述日心地動學說的基本觀點，是全書的精髓。概括闡述他的的要點，敘述太陽為固定中心，論證地球作為一個行星圍繞它運行，並解釋了四季迴圈的原因。哥白尼贊同畢達哥拉斯學派的主張，即應當用簡明的幾何圖像來表示宇宙的結構和天體的運行規律。在第1卷的第10章中，哥白尼正確地將行星以及地球繞日運轉軌道進行排列，並刊載了他的宇宙模型圖。這張我們現在看似普通的天球次序圖，在當時卻是人類認識宇宙的一次巨大的飛躍。由於基本上採用文字敘述，加上一些簡明的幾何圖形，因此明白易懂。

第 2卷按日心體系解釋天體的視運動，應用三角學解釋天體在天球上的視運動。第3到6卷分別討論太陽、月亮、內行星和外行星的視運動，根據每個天體的理論可算出星曆表，以及預告它們視位置的計算方法，以預報它們的未來位置和運動。

哥白尼先後論述了「宇宙是球形」、「大地也是球形」、「天體的運動是均勻永恆之圓運動或複合運動」。他堅信：宇宙是球形的，因為球形是萬物中最完美的形狀；因為這種形狀的容積最大，宜於包容一切；因為宇宙的局部形體，即日月星辰，都是這種形狀；因為萬物都趨於這種形狀，就像空中的水滴和別的液體一樣。哥白尼說，「天體的這種旋轉運動對於球來說是固有的性質，它反映了球形的特點。球這種形狀的特點是簡單、沒有起點、也沒有終點，旋轉時不能將各部分相區別。而且球體形狀也正是旋轉作用本身造成的。」

在書中他正確地論述了地球繞其軸心運轉，地球和其他所有行星都繞太陽運轉的事實。哥白尼說：太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。「太陽被稱為宇宙之燈，宇宙之心，宇宙的主宰。這種順序顯出宇宙具有令人讚歎的對稱性和軌道的運動與大小的和諧，而這是其他方法辦不到的。」

書中不僅提出了嶄新的宇宙圖像，而且對日、月和行星的運動都有嚴格的數學論證和定量探討。離太陽最近的是水星，其次是金星，再次是地球。月亮繞著地球運行，是地球的衛星。比地球離太陽遠的行星，依次是火星，木星和土星。行星離太陽越遠，運行的軌道就越大，週期就越長。在行星的軌道外面，是佈滿恒星的恒星天。哥白尼寫道：恒星沒有這種現象，說明它們的距離太大，以至地球軌道同它相比也可忽略不計，從而不能看到視差現象。因為每一可見之物都有一定的距離，除非不能再看見它。恒星的閃爍也表明，在最遠的行星——土星與恒星天球間還是無比遙遠的，恒星同行星相區別主要是根據這一點。」

哥白尼詳細講解了地球的三種運動（自轉、公轉、赤緯運動）所引起的一系列現象，歲差現象、月球運動、行星運動的及金星、水星的緯度偏離和軌道平面的傾角。把其他星體運動都同地球運動聯繫起來，從而說明其他行星和天球的運動和現象。哥白尼認為：行星視運動的不均勻性和行星到地球距離有變化的事實，證明了地球並非是所有行星旋轉的中心。這是因為，如果行星在以地球為中心的同心回贈上旋轉，上述事實就無法解釋。

《天體運行論》的誕生使當時所知道的太陽系內天體的位置和運狀況更為完整了。

該書的出版，揭示了地球只是一顆圍繞太陽的普通行星，否定了「地球是上帝特意安排在宇宙中心」的宗教說教，動搖了教會鼓吹的上帝創世說的理論支柱。它對自然科學擺脫神學的羈絆以及對天文學的發展，都起了極大的推動作用。



哥白尼由於當時觀測和計算的不足，在一些問題上也有不足。

他的宇宙模式是建立在肉眼觀測基礎上的太陽系構造圖，他也和前人一樣嚴重低估了太陽系、宇宙的規模，錯誤地把太陽說成是宇宙的中心。

哥白尼雖然極力攻擊地球為宇宙中心的理論，自己卻未能擺脫正圓同速旋轉的信條，他認為星體運行的軌道是一系列的同心圓，這當然是錯誤的。正如一百年後德國天文學家克蔔勒所發現的，行星旋轉的軌道並非渾圓，而是橢圓的。

他的學說裡的數學運算很複雜也很不準確。在具體計算方法上還沿用了古希臘時代的勻速圓周運動和本輪均輪體系。

哥白尼說：人的天職在勇於探索真理。我認為必須用最強列的感情和極度的熱忱來促進對最美好的、最值得瞭解的事物的研究。他是這樣說，也是這樣做的，正因為哥白尼的日心說驅使一些其他天文學家對行星運動作更為準確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學家泰壽•勃萊荷，開普勒就是根據泰壽積累的觀察資料，最終推導出了星體運行的正確規律。伽利略《關於托勒密與哥白尼兩大世界體系的對話》以確鑿的證據進一步論證了哥白尼學說，更直接地動搖了教會所庇護的托勒密學說。

Part4 原著原味

於是，從地球運動的假定出發，經過長期地、反復地觀測，我終於發現：如果其他行星的運動同地球運動聯繫起來考慮，並按每一行星的軌道比例來作計算，那麼，不僅會得出各種觀測現象，而且一切星體軌道和天球之大小與順序以及天穹本身，就全部有機地聯繫在一起了，以至於不能變動任何一部分而不在眾星和宇宙中引起混亂。

我對傳統數學在研究各個天體運動中的可疑之處思索了很長時間之後 ，對於哲學家們不能對造物主為我們造成的美好而有秩序的宇宙機構提出正確的理論而不解。為此，我不辭辛苦地重讀了我所能得到的哲學著作，看看在各天球運動方面有沒有跟數學派不同的假說。結果，在西塞羅的著作中發現了海西塔斯逼真地描寫過地球的運動，後來又在普魯塔赫的著作中看到還有別的人也贊成與之類似的見解，這就啟發了我也開始考慮地球的運動。

當船舶靜靜地行駛，船員們從外界每件事物都可看到船的運動的反映，而在另一方面，他們可以設想自己和船上一切東西都靜止不動。與此相同，地球的運動無疑地會產生整個宇宙在旋轉這樣一種印象。

如果把其他行星的運動同地球運動聯繫起來考慮，並按每一行星的軌道 比例來作計算，那麼，不僅會得出各種觀測現象，而且一切星體軌道和天球之大小與順序以及天穹本身，就全部有機地聯繫在一起了，以致不能變動任何一部分而不在眾星和宇宙中引起混亂。

重力並不是別的，而是造物主賦予物體使之聯合為球形的一種自然傾向。反對者可以相信，太陽、月亮和行星可能也有這種性質，也是由這種性質而成為球形，儘管途徑有所不同。所以，如果說地球還有別的運動，那就一定是跟其他行星一樣的運動。





3、《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》 伽利略

Part1

1.書名

《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》

Dialogue Concerning the Two Chief World Systems: Ptolemaic and Copernican

2.作者名、作者國籍、生活年限

伽利略•伽裡雷，Galileo Galilei，義大利，1564年-1642年

3.書評

伽利略的發現以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標誌著物理學的真正的開端！

——愛因斯坦

伽利略是不管有何障礙，都能不顧一切而打破舊說，創立新說的巨人之一。

—— 恩格斯

Part2 大師風範

伽利略於1564年2月15日出生於義大利西部海岸的比薩城，年輕時就讀比薩大學，但由於經濟拮据，中途輟學。1589年他在該校找到了一個教書的職業。幾年後他正式在帕尤爾大學任教。1610年，伽利略把他的著作以通俗讀物的形式發表出來，取名為《星空信使》，這本書為伽利略贏得了崇高的榮譽。伽利略被聘為「宮廷哲學家」和「宮廷首席數學家」。 在佛羅倫斯的宮廷裡繼續進行科學研究。

　

伽俐略最初的重大貢獻是在力學領域內做出的。亞里斯多德說，重物體比輕物體下落的速度要快些，這被當時的人們認為是正確無疑。然而伽俐略通過一系列的實驗證明：若沒有空氣的摩擦阻力，重物體和輕物體下落的速度相同。

伽俐略的另一個主要貢獻是他發現了慣性定律。在此以前人們認為在沒有外力的作用下，一個正在運動的物體必然要逐漸減速，最後停下來。但是伽俐略的實驗表明這個普遍的認識是錯誤的。如果沒有阻力，如摩擦力的作用，一個物體會無限地繼續運動下去。牛頓明確地重申了這一重要原理，並把它作為第一運動定律併入自己的體系中，它是物理學中的重要定律之一。

伽俐略最著名的發現是在天文學領域。早在1604年伽利略相信哥白尼理論，但是當時無法證明。伽俐略借助親手製成的高級望遠鏡探索太空。他觀察到月亮的表面，觀察到行星，發現了太陽黑子。這對於說明哥白尼學說是一項重要的證據。他用義大利文寫有關哥白尼理論的文章，很快造成很大的影響。1616年，天主教會宣佈哥白尼主義是「虛偽的、錯誤的」，並命令伽利略不准再「保衛或堅持」這一學說。伽利略勉強接受了。

接下的6年，伽俐略寫出了《兩個主要世界體系之間的對話》，該書巧妙地說明了支持哥白尼學說的證據，於1632年得到教會許可後出版發行。但是很快教會對該書的出版感到害怕，宣佈他終身軟禁，公開放棄哥白尼主義。伽利略又第二次被迫從命。這位69歲的科學家公開收回了他的這一觀點，他喃喃自語說著：「它仍在運行。」雖然迫於教會的壓力，他曾經放棄自己的學說，但是他依然堅持科學研究。1636 年，他完成了最後一部著作《關於兩門新科學的討論和數學證明》。此書總結了他自己長期對物理學的研究，書中提供的許多原則和規律，成為現代物理學的起源。他於1642年在阿西特利去逝。

Part3 品味經典

儘管哥白尼早已提出了日心說，但是這一學說在當時並沒有取得決定性的勝利。讓日心說取得更大勝利的是伽利略所寫的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。

在17世紀初期天文學說處於十分混亂的狀態，哥白尼的日心說的追隨者和古老的地心說的擁護者之間進行著一場激烈的論戰。早在1604年，伽俐略就宣佈他認為哥白尼是正確的，但是因為缺乏科學觀測的手段而無法證明。他說：「科學的真理不應在古代聖人的蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。真正的哲學是寫在那本經常在我們眼前打開著的最偉大的書裡面的。這本書就是宇宙，就是自然本身，人們必須去讀它。」

為了能夠更好的讀好宇宙這本書，就必須提高觀察手段。1609年他親手製成一台特別高級的望遠鏡，用這台望遠鏡探索太空，他發現：月球的表面凹凸不平，有高山深谷；木星有四顆衛星圍繞它旋轉，這顯然說明了地球以外的行星周圍也可能會有運行的天體。金星和月亮一樣有盈有虧；土星有光環；太陽有黑子，能自轉。銀河並不是一片銀色的雲體，是由於千千萬萬顆暗淡的星星所組成。這對於說明地球和所有其他行星都繞太陽運行的哥白尼學說是一項重要的證據。他說：「哥白尼頭腦之精細和眼光之敏銳要大大超過托勒密，因為托勒密沒有看到的，他都看到了。」而哥白尼沒有看到的，伽利略看到了。

在書中，伽利略沒有直接表明自己的立場，而是借對話的形式，運用大量事實，借書中人物之口申述了哥白尼學說。

對話的雙方：一方是支持哥白尼觀點的是兩個朋友，高貴而機智的貴族沙格列陀和薩爾維阿蒂，「以純粹的沉思而不以快樂的追求為最大樂事」；另一方是支持亞里斯多德觀點的辛普利邱，他是一個「逍遙學派哲學家」，他代表哥白尼理論的反對者。他「在領悟真理方面最大的障礙，看來是由於他因解釋亞里斯多德而獲得的聲譽」。 伽利略認為寫一篇托勒密、亞里斯多德的信徒和哥白尼的信徒之間的對話，自己不偏袒任何一方就可以避免引起麻煩。

對話分為4天。討論了三個問題：1、證明地球在運動；2、充實哥白尼學說；3、地球的潮汐。表面上看伽利略只是記錄三人的談話，似乎不偏不倚，但實際上他總是讓那位辛普利邱理屈詞窮。這樣他就在實際上宣傳並支持了哥白尼學說。

　

在為哥白尼體系辯護的論證中，伽利略著重回答了那種根據常識的力學反對意見。他重複了哥白尼對這些反對意見的答覆。他提供一種新的連貫的看待事物的方式，以此來反對亞里斯多德的那個同樣形成了一個完整體的見解。

本書的第1天就對亞里斯多德關於天體的組成和性質完全不同於地球的學說進行了激烈的反駁。伽利略還進一步駁斥了那種古代傳流下來的見解，即不變是高貴和完善的標誌。伽利略對「天不變」、「天地之間有根本區別」等宗教教義的批判，是以觀察到一系列自然現象為依據的。他提出了一個後來變得很重要的見解，即運動並不是一種變化，它並不導致生長或毀滅，那是「部分和部分之間的簡單移動，即不消滅什麼，也不產生什麼新東西」。這樣一種見解後來就成了力學哲學的一部分，即認為宇宙和宇宙中的一切過去如此，現在如此，將來也還是如此，既沒有新的東西出現，也沒有舊的東西消失，自然界的一切過程只是物體的機械動作和它們動量的交換。

第2天，伽利略在證明地球的周日運動時，廣泛地運用了他在力學領域裡的研究成果，他對落體運動、拋物體運動、擺的振動以及慣性運動等自然現象進行了分析。

在經院哲學家看來，物體垂直下落是地球靜止說的最有利的證據。他們說：如果地球轉動，那麼石頭自塔頂落下，塔隨地球轉動，石頭就不會落在塔底，而應當落到塔底的遠處。伽利略指出，地球自轉，對於居住在地球上的我們來說，必然覺察 不到。這同我們坐在船上感受不到船在運動還是靜止一樣。地球、塔、石頭和觀察者都在做周日運動，因此我們感覺不到這種運動。可以看到的是我們沒有參與的運動，就是石頭從塔頂落下。

第3天，伽利略同樣以大量觀察材料為依據，對行星運動的規律進行了分析。批判地球是宇宙中心的謬論，證明太陽系的中心不是地球，而是太陽；地球和其他行星一樣，在繞太陽運行。

伽利略尖銳地揭露了托勒密體系造成的許多矛盾，按照托勒密體系，宇宙是由許多作不規則運動的天體組成的，行星運動有各自不同的軌道。按照他的說法，火星就應當在太陽之上，可是在觀察中，火星有時在太陽之下，有時卻又在太陽之上。對此托勒密體系顯然就不合理了。如果按哥白尼的體系來解釋，天體運行則是井然有序的。

觀察表明，所有行星都有時離地球很近，而有時又離地球較遠，而且遠近差別很大，卻從來沒有離太陽很遠，並且有時看到太陽這一邊，有時又看到太陽那一邊。這就證明了天體運行的中心是太陽，而不是地球。

但是他認為他在第四卷中討論的潮汐學說，可以為哥白尼體系提供十足的證據。但是談他的理論要求一天有一次潮汐，而不是如人們所觀察到的兩次。還有，這種理論和他的慣性原理也是矛盾的，因為根據慣性原理，地球上的物體應當參與地球的運動。

在這本書中，除第4天討論潮汐問題的基本觀點有錯外，前3天的主要論點都為後來科學的發展所證明。書中全面系統地討論了哥白尼日心說和托勒密地心說的各種分歧，並用作者的許多新發現和力學研究新成果論證了哥白尼體系的正確和托勒密體系的謬誤。

《對話》採用日常談話的對話體，而且論證刪繁就簡，通俗易懂。他只討論兩種世界體系，即托勒密體系和哥白尼體系，而把一些大同小異的體系則略而不談。《對話》總結了伽利略長期科研實踐中的各種科學發現，宣告了托勒密地心說理論的破產，從根本上動搖了教會的最高權威，從而推動了唯物論思想的發展。

由於伽利略的任務並不僅限於在物理、數學或邏輯上與對手辯論，他還要和那時禁錮著人們思想的亞里斯多德學說進行鬥爭，而這就要涉及那個時代的意識形態問題。所以他的有些辯論技巧，是頗值得欣賞的。比如那時某些亞里斯多德學說的僵死的信奉者，即使在某個事實面前實在無話可說了，他們也只是說：「如果不是亞里斯多德的課本上講的和這相反，我將不得不承認它是事實。」也就是說，如果亞里斯多德的學說與事實相違背，他們寧肯不承認事實，也要信仰亞里斯多德。對此，伽利略說：「你難道會懷疑，如果亞里斯多德會看到天上的那些新發現，他將改變自己的意見，並修正他的著作，俾能包括那些最合理的學說嗎？那些淺薄到非要繼續堅持他曾經說過的一切話的那些鄙陋的人，難道不會被他拋棄嗎？」

他的這部書所針對的讀者要比專業的天文學家和數學家廣得多。伽利略想要用這種對話形式使他的著作能擁有廣大的讀者，從而能有效地否定掉亞里斯多德的力學和宇宙論。

伽利略說：「當科學家們被權勢嚇倒，科學就會變成一個軟骨病人。」他為維護真理而進行不屈不撓的戰鬥，同時他也很講究策略，在條件允許的範圍內，作出一定的讓步，只為了能夠讓自己的科學學說得到宣揚。伽利略堅信人們能夠通過自己的努力去觀察世界：人類有望理解世界是怎樣運行的，而且我們還能通過觀察現實世界來做到這一點。

《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》以自然科學的新成就為依據，批判了亞里斯多德－托勒密的地球中心說和宗教唯心主義世界觀，論證和發展了哥白尼的日心說，具有重要的科學意義和哲學意義，在人類文化史上佔有很重要的地位。

Part4 原著原味

神學家們，請注意，直到你們企圖把關於太陽地球是固定不動的命題說成是有關信仰的問題時，這就存在著你們總會有一天會判定某些人為異端分子的危險。那些人聲稱：地球不支，而太陽在改變位置；我說，終於會有一天在物理上或在邏輯上證明是地球在運動而太陽則是不動的。

事實上，地球本身的運動，對居住在地球上的我們來說，必然覺察不出，好像根本不存在一樣。這同我們在船艙裡常常覺察不出船是在運動還是靜止不動一樣。因為，運動只是相對於 沒有這種運動的物體才存在，在所有具有相等運動的物體之間，運動仿佛不存在。

科學的真理不應在古代聖人的蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。真正的哲學是寫在那本經常在我們眼前打開著的最偉大的書裡面的。這本書就是宇宙、就是自然本身，人們必須去讀它。

1、《幾何原本》 歐幾里德

Part1

1.書名

《幾何原本》，The Elements

2.作者名、作者國籍、生活年限

歐幾里德Euclid，希臘雅典人，

約西元前330年－西元前275年

3.書評

此書為益能令學理者祛其浮氣，練其精心；學事者資其定法，發其巧思，故舉世無一人不當學。

——明代科學家徐光啟

如果歐幾里德未能激發起你少年時代的科學熱情，那你肯定不會是一個天才的科學家。

——愛因斯坦，物理學家、相對論提出者

Part2 大師風範

歐幾里德，關於這位元數學家的個人情況後人卻知之甚少。據記載，歐幾里德早年就學於雅典，西元...

序 言

「科學」這個詞，源於中世紀拉丁文「Scientia」，原意為「學問」、「知識」。但科學至今還沒有一個為世人公認的定義。甚至有人認為，給科學下定義是無益的，也是不可能的。然而科學這個詞在我們的生活卻又是無處不在的，像科學生產力、高科技、最新科技等等。我們的生活離不開科學。

科學是什麼，科學的定義是怎樣的，也許沒有一個統一的定義，但是有一點是大家是公認的，沒有科學，沒有科學知識，人類就不會發展。人們要更好的生活，就需要科學。瞭解科學知識，提高科學素養 ，不是人人都能成為科學家，但是每個人都可以瞭解一定的科學知識，學習科學方法，這一點是能夠做到的。本書選擇了30本科普著作都是有影響力的作品，希望能夠讓人們提升對科學的興趣與認識。

在這33部科普經典中，有天文學、物理學、生物學方面、數學、人類學方面的。其中的一些觀點或者看法，在今天看來或許有些已經成為常識了，然而對於那些科學家所處的時代來說，卻是超出人們接受範圍的驚人學說，這些新的學說往往會受到當時人們的不理解，甚至於反對，但是科學家相信真理是不會永遠被埋沒的，他們求真務實、勇於探索的科學精神更是永遠的。

在讀到科普經典的同時，瞭解科學家其及背後的故事，更能讓我們瞭解到科學的道路上，沒有平坦的大道可以走。人生的道路似乎也是一樣的。

序 言

「科學」這個詞，源於中世紀拉丁文「Scientia」，原意為「學問」、「知識」。但科學至今還沒有一個為世人公認的定義。甚至有人認為，給科學下定義是無益的，也是不可能的。然而科學這個詞在我們的生活卻又是無處不在的，像科學生產力、高科技、最新科技等等。我們的生活離不開科學。

科學是什麼，科學的定義是怎樣的，也許沒有一個統一的定義，但是有一點是大家是公認的，沒有科學，沒有科學知識，人類就不會發展。人們要更好的生活，就需要科學。瞭解科學知識，提高科學素養 ，不是人人都能成為科學家，但是每個人都可以瞭解一定...

01、《幾何原本》歐幾里德
02、《天體運行論》哥白尼
03、《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》伽利略
04、《心血運動論》哈威
05、《自然哲學之數學原理》牛頓/
06、《自然史》布豐
07、《物種起源》達爾文
08、《昆蟲記》法布林
09、《人類學史》哈登
10、《人類的故事》房龍
11、《科學史》丹皮爾
12、《科學史和新人文主義》喬治•薩頓
13、《從一到無窮大》喬治•伽莫夫
14、《中國古科學思想史》李約瑟
15、《自然科學史》斯蒂芬•梅森
16、《科學的哲學》菲力浦•弗蘭克
17、《猜想與反駁—科學知識的增長》卡爾•波普爾
18、《新的綜合》威爾遜
19、《開放的宇宙》卡爾•波普爾
20、《所羅門王的指環》康拉德•勞倫茲
21、《攻擊的秘密》康拉德•勞倫茲
22、《寂靜的春天》蕾切爾•路易士•卡遜
23、《細胞生命的禮贊》路易斯•湯瑪斯
24、《自私的基因》理查•道金斯
25、《大腦如何思維》威廉•喀爾文
26、《時間簡史》史蒂芬•霍金
27、《萬物簡史》比爾•布萊森
28、《阿西莫夫最新科學指南》以撒•阿西莫夫
29、《西方科學的起源》大衛•林德伯格
30、《魔鬼出沒的世界》卡爾•薩根

01、《幾何原本》歐幾里德
02、《天體運行論》哥白尼
03、《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》伽利略
04、《心血運動論》哈威
05、《自然哲學之數學原理》牛頓/
06、《自然史》布豐
07、《物種起源》達爾文
08、《昆蟲記》法布林
09、《人類學史》哈登
10、《人類的故事》房龍
11、《科學史》丹皮爾
12、《科學史和新人文主義》喬治•薩頓
13、《從一到無窮大》喬治•伽莫夫
14、《中國古科學思想史》李約瑟
15、《自然科學史》斯蒂芬•梅森
16、《科學的哲學》菲力浦•弗蘭克
17、《猜想與反駁—科學知識的增長》卡...